JP2012148650A - タイヤの状態に関する情報を送信する送信装置およびタイヤ状態監視システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信装置は、タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサ28、検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機30と、前記センサおよび前記送信機を覆う筐体22と、を有する。前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部36a、36bが設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面上で、直線、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせた形状を成して延在するように設けられる。前記開口部の延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下である。
【選択図】図4
Description
具体的には、車輪状態検出装置のTPMS(Tire Pressure Monitoring System)バルブには、ケースに設けられた連通孔を開閉する連通部開閉機構が設けられている。パンク修理の際にそのパンク修理剤が連通孔を介して検出空間に侵入するのが規制される。この連通部開閉機構は、蓋体およびねじりコイルばねを含むメカ的機構により構成され、車輪に作用する遠心力により連通孔が自動的に開閉されるようになっている。
具体的には、タイヤ空気圧監視システムは、車両の各タイヤに設けられ、空気圧センサと送信機を有するセンサユニットと、該センサユニットからの電波を受信する受信機と、各タイヤの空気圧が閾値以下となった場合、警報を出す制御ECUと、を備える。このシステムにおいて、各タイヤのパンクを判定するパンク判定手段と、パンクと判定された後、パンク修理剤を使用してパンクを修理したか否かを判定するパンク修理剤使用判定手段と、を設け、前記制御ECUは、パンクしたタイヤがパンク修理剤を使用して修理したと判定されると、前記空気圧センサからのタイヤ空気圧値が正常値であっても警報を継続する。
特許文献2に記載のシステムおよびユニットは、パンク修理剤を使用してタイヤを修理した後において計測されたタイヤの空気圧の情報が正しいか否かがわからない。このため、パンク修理後において、タイヤの異常の有無を判定することはできない。
当該装置は、タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有する。
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面上で、直線、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせた形状を成して延在するように設けられ、前記開口部の延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下である。
前記開口部は、前記筐体を貫通する線状の通気孔の外側開口端であり、前記通気孔の前記内部空間に面する前記通気孔の開口端を内側開口端というとき、前記内側開口端の開口幅は、前記外側開口端の開口幅に比べて広い、ことが好ましい。
前記筐体の表面には、前記タイヤ空洞領域に突出した突出部が設けられ、前記開口部は、前記突出部の頂部を通り、前記開口部の両端部を結ぶ直線の方向が、装着するタイヤのタイヤ幅方向に対して±30度の範囲内であるように、前記開口部は設けられている、ことが好ましい。
前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備え、
前記送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有する。
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面上で、直線、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせた形状で延在し、前記開口部の延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下である。
前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信する。
前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する。
図1は、タイヤ状態監視システムの一実施形態であるタイヤ空気圧モニタリングシステム10の全体概要を示す図である。
タイヤ空気圧モニタリングシステム(以下、システムという)10は、車両12に搭載されている。システム10は、車両12の各車輪のタイヤ14a,14b,14c,14dの各タイヤ空洞領域に設けられた空気圧情報送信デバイス(以下、送信デバイスという)16a,16b,16c,16dと、監視装置18と、を有する。
図2は、送信デバイス16がタイヤ空洞領域内に固定される方法の一例を説明する図である。図3は、図2に示す送信デバイス16がタイヤバルブ20と一体化したデバイス全体を示す斜視図である。
送信デバイス16は、タイヤ空洞領域の側に延びるタイヤバルブ20の端部に設けられ、タイヤバルブ20がリム19に機械的に固定されることにより、タイヤ空洞領域内に固定されて配置される。
図4(a)は、図3に示すA−A線に沿った送信デバイス16の矢視断面図である。図4(a)に示すように、送信デバイス16は、筐体22と、筐体22の内部に設けられた回路24とを有する。回路24は、基板26と、基板26に設けられたセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、電源部34と、アンテナ40(図5参照)と、を有する。筐体22で囲まれる内部空間は、センサ空間38を残して封止樹脂39で充填され、回路24は封止樹脂39によって筐体22内に固定されている。
センサユニット28は、空気圧センサ28aとA/D変換器28bを有する。空気圧センサ28aは、筐体22内のセンサ空間38の空気圧を感知し、圧力信号を出力する。筐体22内のセンサ空間38は、筐体22を貫通した通気孔36を介してタイヤ空洞領域の空間と連通している。
A/D変換器28bは、空気圧センサ28aから出力された圧力信号をデジタル変換し、圧力データを出力する。
発振回路30aは、搬送波信号、例えば315MHz帯の周波数のRF信号を生成する。
変調回路30bは、中央処理部32aから送られた圧力データと送信デバイス16に固有の識別情報とを用いて、搬送波信号を変調して送信信号を生成する。変調方式は、振幅偏移変調(ASK)、周波数変調(FM)、周波数偏移変調(FSK)、位相変調(PM)、位相偏移変調(PSK)等の方式を用いることができる。
増幅回路30cは、変調回路30bで生成された送信信号を増幅し、アンテナ40を介して、送信信号を監視装置18に無線で送信する。
電源部34は、例えば二次バッテリが用いられ、略半永久的にセンサユニット28と、送信機30と、処理ユニット32と、に電力を供給する。
この開口部36aは、筐体22の表面上で、直線状を成して一方向に延在するように設けられている。開口部36aの直線状に延びる延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下である。開口部36aは、図4(b)に示すように、開口部36aの両端に進むにしたがって開口幅が狭くなることが、機械的強度および筐体樹脂の成形性の点から好ましい。
通気孔36と開口部42については後述する。
また、送信デバイス16は、タイヤバルブ20に固定される他、タイヤ空洞領域に面したタイヤ内表面あるいは、タイヤ空洞領域に面したリム19の表面に直接固定されてもよい。
図6は、監視装置18の回路構成図である。
監視装置18は、例えば車両10の運転席の位置に配置され、ドライバーに空気圧の情報を報知する。監視装置18は、アンテナ52と、受信部54と、受信バッファ56と、中央処理部58と、記憶部60と、操作部62と、スイッチ64と、表示制御部66と、表示部68と、電源部70と、を有する。
受信部54は、送信デバイス16から送信された所定の周波数の送信信号を受信し、復調処理をして圧力データと識別情報のデータを取り出す。このデータは、受信バッファ56に出力する。
受信バッファ56は、受信部54から出力された圧力データと識別情報のデータを一時的に格納する。格納された圧力データと識別情報のデータは、中央処理部58からの指示にしたがって、中央処理部58に出力される。
さらに、中央処理部58は、操作部62からの情報やスイッチ64からの情報に応じて、送信デバイス16との間で通信方式等の初期設定を行う。また、操作部62からの情報により、中央処理部58においてタイヤの異常の有無の判定を行うための判定条件を設定することもできる。
記憶部60は、中央処理部58のCPUを動作するプログラムが記憶されたROMと、EEPROM等の不揮発性メモリとを有する。この記憶部60には、製造段階で、送信デバイス16との間の通信方式のテーブルが記憶されている。送信デバイス16と監視装置18は、初期段階において、上記通信方式で通信する。通信方式テーブルには、送信デバイス16のそれぞれの固有の識別情報に対応して、通信プロトコル、転送ビットレート、データフォーマット等の情報が含まれている。これらの情報は、操作部62からの入力により自在に設定変更をすることができる。
表示制御部66は、中央処理部58からの判定結果に応じて、タイヤの装着位置に対応させてタイヤの空気圧を表示部68に表示させるように制御する。その際、表示制御部66は、タイヤがパンク状態にあるといった判定結果も、表示部68に同時に表示させるように制御する。
電源部70は、車両10に搭載されているバッテリから供給された電力を、監視装置18の各部分に適した電圧に制御して電力を供給する。
このように、送信デバイス16と監視装置18は構成される。
送信デバイス16の筐体22の表面には、上述したように、直線状を成して一方向の延在する開口部36aが設けられている。以下、通気孔36と開口部36aについて詳細に説明する。
図7は、通気孔36の断面形状を示す図である。開口部36aは、図7に示すように、筐体22を貫通する通気孔36の外側開口端である。通気孔36のセンサ空間38に面する通気孔36の開口端を内側開口端というとき、内側開口端の開口幅W2は、外側開口端の開口幅W1に比べて広い。これは、内側開口端の開口幅W2を狭くすることにより、毛細管現象を生じ難くし、開口部36aおよびその近傍に付着したパンク修理剤が通気孔36内への浸入を抑制することができる。開口幅W2は、開口幅W1に対して広いことが好ましく、開口幅W1の2倍以上が好ましく、4倍以上がより好ましい。
また、開口部36aの開口幅の最大値に対する、開口部36aの延在方向に沿った長さの比は、3以上であることが、パンク修理剤が通気孔36に浸入することを抑制する点で、好ましい。より好ましくは上記比は5以上である。なお、開口部36aの周りの表面は、撥水処理が施されることが好ましい。撥水処理が施されることにより、パンク修理剤が付着し難くなる。なお、撥水処理には、例えば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいは、有機シリル基またはフルオロアルキル基等をグラフトさせた変性樹脂等が表面の材料として用いられる。また、撥水性を発現する微細な凹凸パターンを施してもよい。
図8(b)は、開口部36aの別の例を示す。図8(b)に示す開口部36aは、一方向に延在した線状の開口部ではなく、ジグザグ状を成している。このような形状の開口部36aであっても、開口部36aあるいは開口部36aの周りにパンク修理剤が付着しても、通気孔36、さらにはセンサ空間38内にパンク修理剤が浸入することを抑制できる。万が一、パンク修理剤が通気孔36に浸入して固化しても、開口部36aは線状に延在しているので、開口部36aの別の場所は、センサ空間38とタイヤ空洞領域との間の連通を維持することができる。
また、開口部36aは、図8(a),(b)に示す形状のほかに、渦巻き形状であってもよい。開口部36aは、少なくとも直線、あるいは、円、楕円、放物線等の曲線形状、さらには、曲線形状と直線形状を組み合わせた形状であってもよい。さらには、開口部36aは、線状に延在するが、この線が分岐してもよい。
また、突出部44の頂部および傾斜部の表面は、撥水処理が施されることが好ましい。突出部44の頂部および傾斜部の表面に撥水処理が施されることにより、パンク修理剤が付着し難くなる他、万が一パンク修理剤が付着しても、タイヤの回転による遠心力によって容易にタイヤ径方向外側に向かって飛び散る。
なお、撥水処理には、例えば、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいは、有機シリル基またはフルオロアルキル基等をグラフトさせた変性樹脂等が表面の材料として用いられる。また、撥水性を発現する微細な凹凸パターンを施してもよい。
図11に示す例では開口部36は直線上に延びる形状であるが、開口部36aは、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせの形状であってもよい。
送信デバイス16を195/65R15のタイヤ14のタイヤ空洞領域内に設け、タイヤ空洞領域内にパンク修理剤を注入した。タイヤ14の空気圧は200kPaとした。このタイヤ14について、室内ドラム試験を用いて30km/時の走行試験を行った。30分の走行を1走行ステップとし、各走行ステップ後に走行を停止させて、タイヤ空気圧を50kPa減少させて、タイヤの空気圧を測定した。空気圧は、監視装置18を用いて取得した。正しい空気圧を検出する場合、すなわち、圧力データが50kPa減少したことを示す場合、この後、空気圧を50kPa増やして元に戻し、再び走行をさせることを繰り返した。このタイヤの走行試験について、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。走行時間は48時間を上限とし、この時間の間、正しい空気圧を測定できれば、パンク修理剤が注入されても正しい空気圧を長時間、問題なく測定できると評価した。走行時間が48時間に達していなくても、走行時間が10時間以上であれば、合格レベルとした。
通気孔36の開口幅がそれぞれ異なる実施例1,2と比較例1,2を用いて、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。実施例1,2と比較例1,2では、開口部36aの形状はいずれも、タイヤ幅方向に延びる直線形状であり、直線形状の長さは5mmに揃えた。従来例では、通気孔の開口部は、直径1.2mmで、開口面積1.19mm2の円形状である。従来例についても、正しい空気圧の測定ができなくなるまでのタイヤの走行時間を調べた。通気孔36の外側開口端である開口部36aと通気孔36の内側開口端の開口幅は同じとした。
通気孔36の開口部36a(外側開口端)の開口幅W1を0.6mmとして、内側開口端の開口幅W2を変化させて、外側開口端の開口幅W1と内側開口端の開口幅W2との関係を調べた。
12 車両
14,14a,14b,14c,14d タイヤ
16,16a,16b,16c,16d 空気圧情報送信デバイス
18 監視装置
19 リム
20 タイヤバルブ
22 筐体
24 回路
26 基板
28 センサユニット
28a 空気圧センサ
28b A/D変換器
30 送信機
32 処理ユニット
34 電源部
36 通気孔
36a,36b,36c 開口部
40,52 アンテナ
44 突出部
44a 内部空間
54 受信部
56 受信バッファ
58 中央処理部
60 記憶部
62 操作部
64 スイッチ
66 表示制御部
68 表示部
70 電源部
Claims (7)
- タイヤ空洞領域に設けられ、タイヤの状態に関するタイヤ情報を送信する送信装置であって、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有し、
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面上で、直線、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせた形状を成して延在するように設けられ、前記開口部の延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下である、ことを特徴とする送信装置。 - 前記開口部は、前記開口部の両端に進むにしたがって開口幅が狭くなる、請求項1に記載の送信装置。
- 前記開口部は、前記筐体を貫通する線状の通気孔の外側開口端であり、前記通気孔の前記内部空間に面する前記通気孔の開口端を内側開口端というとき、前記内側開口端の開口幅は、前記外側開口端の開口幅に比べて広い、請求項1または2に記載の送信装置。
- 前記筐体の表面には、前記タイヤ空洞領域に突出した突出部が設けられ、前記開口部は、前記突出部の傾斜部または頂部を通る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の送信装置。
- 前記筐体の表面には、前記タイヤ空洞領域に突出した突出部が設けられ、前記開口部は、前記突出部の頂部を通り、
前記開口部の両端部を結ぶ直線の方向が、装着するタイヤのタイヤ幅方向に対して±30度の範囲内であるように、前記開口部は設けられている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記開口部の開口幅の最大値に対する、前記開口部の延在方向に沿った長さの比は、3以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の送信装置。
- タイヤ状態監視システムであって、
前記システムは、送信装置と、受信装置と、監視部と、を備え、
前記送信装置は、
タイヤとリムで囲まれたタイヤ空洞領域に充填される気体の状態を、タイヤ情報として検出するセンサと、
検出したタイヤ情報を無線により送信する送信機と、
前記センサおよび前記送信機を覆う筐体と、を有し、
前記筐体の表面に、前記筐体の内部空間と前記タイヤ空洞領域との間を接続する開口部が設けられ、前記開口部は、前記筐体の表面上で、直線、曲線、あるいは直線と曲線の組み合わせた形状で延在し、前記開口部の延在方向と直交する開口幅の最大値は0.8mm以下であり、
前記受信装置は、前記送信機から送信された前記タイヤ情報を受信し、
前記監視部は、前記タイヤ情報に基づいて、タイヤの異常の有無を判定し、判定結果を報知する、ことを特徴とするタイヤ状態監視システム。
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